توسعه پلی پروپیلن شفاف (PP)

پلی پروپیلن (PP) دارای ویژگی های خواص مکانیکی خوب، غیر سمی بودن، پایداری شیمیایی خوب، مقاومت حرارتی خوب و پردازش و قالب گیری آسان است. با این حال، به دلیل تأثیر اندازه کریستال PP، عبور نور و براق بودن آن، کاربرد آن را در ملزومات روزانه و بسته بندی شفاف محدود می کند.

پس از اصلاح شفاف، PP شفاف به دست آمده نه تنها عملکرد PP سنتی را دارد، بلکه شفافیت و براقیت آن را با رزین های شفاف معمولی مانند رزین پلی استایرن (PS)، پلی کربنات (PC)، پلی استر (PET) قابل مقایسه می کند. ، پلی وینیل کلراید (PVC) و .... بنابراین برای بهبود ارزش بازار PP لازم است آن را اصلاح کرد تا شفاف باشد.

در حال حاضر، سه مسیر اصلی توسعه PP شفاف وجود دارد که شرایط را برای تولید در مقیاس صنعتی برآورده می‌کند و ارزش تولید تجاری دارد:

● از کاتالیزورها برای تولید PP شفاف استفاده کنید.

● افزودن عوامل هسته‌زای شفاف برای اصلاح PP.

● برای تولید PP شفاف با رزین های دیگر مخلوط کنید.

● تولید کوپلیمر تصادفی PP با کاتالیزور ZN

فرآیند تولید صنعتی کوپلیمر تصادفی اتیلن- پروپیلن PP با استفاده از کاتالیزور ZN به شرح زیر است:

(1) گاز پروپیلن و اتیلن را به طور کامل مخلوط کنید.

(2) از کاتالیزور برای به دست آوردن مونومرهای کوپلیمر و بخش های مختلف پلیمر مونومر استفاده کنید.

(3) از طریق رشد زنجیره ای و انتقال زنجیره، زنجیره های مولکولی PP را تشکیل دهید و در نهایت کوپلیمر تصادفی PP را بدست آورید.

عبور نور کوپلیمر تصادفی PP می تواند از 94٪ تجاوز کند که اساساً نزدیک به شفافیت پلی اتیلن شفاف است.

●سنتز PP بسیار شفاف با استفاده از کاتالیزورهای متالوسن

اثر افزایش شفافیت کاتالیزورهای متالوسن بهتر از کاتالیزورهای ZN است. در سنتز PP شفاف، آنها می توانند بلورینگی، وزن مولکولی و حالت تعبیه کومونومر را کنترل کنند. مخلوطی از ایزوتاکتیک و ایزوتاکتیک PP با شفافیت بالا و استحکام بالا تولید کنید.

شرکت های دارای این فناوری عبارتند از: فناوری UnivatExxpol/Unipol توسعه یافته توسط ExxonMobil، فناوری Insite/Spheripol توسعه یافته توسط Dow Chemical، فناوری JPC توسعه یافته توسط Mitsubishi Chemical، فناوری Mitsui، فناوری Spheripol و Metocene توسعه یافته توسط Mitsui Chemicals، فناوری Borecene توسعه یافته توسط Borealis، فناوری Unipol توسعه یافته توسط بازل، فناوری Atofina توسعه یافته توسط توتال و فناوری BP توسعه یافته توسط British Petroleum.

با افزودن یک عامل هسته زا شفاف به PP، شفافیت محصول را می توان به طور موثر بهبود بخشید. نه تنها این، بلکه سفتی و سرعت جریان مذاب آن نیز قابل بهبود است.

● مکانیسم اصلاح عامل هسته‌زای شفاف

فرآیند تشکیل ترکیبات ساختار بلوری شامل دو مرحله است: هسته زایی و رشد کریستالی. برای PP، فرآیند رشد هسته‌زایی آن شامل هسته‌زایی ناهمگن و هسته‌زایی همگن است. در روش هسته‌زایی همگن، تعداد هسته‌ها کم، اندازه کریستال بزرگ و بلورینگی کم است. در فرآیند هسته‌زایی ناهمگن، زنجیره مولکولی می‌تواند روی سطح «ناخالصی‌های» مذاب جذب شود تا هسته‌ها را تشکیل دهد. در این شرایط، سرعت تبلور سریع است، اندازه کریستال کوچک است، و تبلور بالا است.

اصلاح کننده شفاف را می توان یک "ناخالصی" در نظر گرفت. به عنوان هسته هسته هسته زایی ناهمگن، اثر هسته زایی ناهمگن را در فرآیند تبلور PP بهبود می بخشد، هسته سازی همگن PP را مهار می کند، اندازه کریستال را کاهش می دهد، بلورینگی را بهبود می بخشد و ضریب انکسار و پراکندگی نور را روی سطح مشترک کریستال کاهش می دهد. .

● انواع و کاربردهای هسته زایی شفاف

① عامل هسته‌زای شفاف غیر آلی

عامل هسته‌زای شفاف غیر آلی عمدتاً ترکیبات غیرفلزی مانند تالک و میکا است. ویژگی‌های این عامل هسته‌زای شفاف، منبع گسترده مواد خام، هزینه کم، و تنها مقدار کمی افزودنی برای ایفای نقش در افزایش شفافیت مورد نیاز است. با این حال، معایب آن نیز آشکار است. به عنوان ترکیبات معدنی، آنها به سختی در مذاب های آلی پراکنده می شوند و یک اثر محافظ سبک دارند.

② عامل هسته زایی شفاف آلی

در میان عوامل هسته‌زای شفاف آلی، ترکیبات سوربیتول پرمصرف‌ترین افزودنی‌ها هستند. با توجه به نوع گروه‌های عاملی جایگزین روی حلقه بنزن در ترکیبات سوربیتول، توسعه عوامل هسته‌زای سوربیتول از سه سری عبور کرده است.

در سری اول، هیچ گروه عاملی روی حلقه بنزن در ترکیبات سوربیتول وجود ندارد و هزینه تهیه آن کم است، اما اثر هسته‌زایی ضعیف است و ترکیبات آلدهیدی در حین استفاده آزاد می‌شوند.

در سری دوم، کلر، متیل و سایر گروه های عاملی برای جایگزینی اتم های هیدروژن در موقعیت پارا حلقه بنزن در ترکیبات سوربیتول استفاده می شود. این سری از ترکیبات سوربیتول، کارایی هسته‌زایی و شفافیت محصول را افزایش می‌دهد، اما هنوز نمی‌تواند مشکل آزادسازی ترکیب آلدئیدی را حل کند.

سری سوم که برای اولین بار توسط Milliken ساخته شد، به طور موثر مشکل آزادسازی ترکیب آلدئیدی را حل می کند.

با افزودن 0.3% از عامل هسته‌زای سوربیتول تولید شده توسط Milliken Chemical به PP با کسر جرمی، مه PP را می‌توان به کمتر از 15% کاهش داد. در حال حاضر جامعه دانشگاهی توضیحات مختلفی برای مکانیسم هسته زایی DBS دارد، اما دیدگاه واحدی شکل نگرفته است.

علاوه بر عوامل هسته‌ساز سوربیتول، محققان همچنین مجموعه‌ای از عوامل هسته‌زای شفاف آلی مانند عوامل هسته‌زای شفاف فسفات آروماتیک، عوامل هسته‌زای شفاف نمک فلزی اسید کربوکسیلیک، اسید دهیدروپلار و عوامل هسته‌زای شفاف نمک آن، عوامل هسته‌زای شفاف آمین اسید شاخه‌دار، و عوامل هسته‌زای شفاف پلیمری.

● روش افزودن عامل هسته زا شفاف

هنگام تولید PP شفاف دو راه برای افزودن عوامل هسته‌زای شفاف وجود دارد. یکی استفاده از همزن مکانیکی برای پراکندگی یکنواخت عامل هسته‌زای شفاف در ظرف حاوی مواد خام واکنش برای اطمینان از یکنواختی عملکرد محصول PP است. این روش با شدت هم زدن محدود می شود و در فعالیت پلیمریزاسیون اختلال ایجاد می کند، بنابراین اغلب استفاده نمی شود. مورد دیگر افزودن عامل هسته‌زا در خارج از راکتور در طی فرآیند دانه‌بندی PP است که برای کاربردهای صنعتی مناسب است.

ترکیب با رزین های دیگر برای تولید PP شفاف

روش افزایش ضریب عبور از طریق اختلاط استفاده از یک یا چند پلیمر با ضریب شکست نزدیک به PP و اندازه ذرات فاز پراکنده کوچکتر از طول موج نور مرئی برای ترکیب با PP و کاهش اندازه کریستال PP با اعمال فشار است. اثر هسته زایی ناهمگن، در نتیجه افزایش انتقال محصول.

مطالعات نشان داده است که پلی اتیلن با چگالی کم و کوپلیمر اتیلن-پروپیلن-دی ان ترکیب کننده های مناسبی هستند. افزودن ماده مخلوط کننده 10 درصد می تواند اندازه کریستال PP را کاهش دهد، بلورینگی را افزایش دهد و ضریب انتقال محصول را افزایش دهد. علاوه بر این، عملکرد ضربه ای محصول را نیز می توان با اثر عامل ترکیب بهبود بخشید. با این حال، روش استفاده از یک ترکیب کننده برای افزایش انتقال دارای محدودیت های آشکار است. از آنجایی که یک یا چند پلیمر دیگر به عنوان یک عامل اختلاط استفاده می شود، آنها باید دارای ضریب شکست و سازگاری سطحی مشابه با PP باشند که توسعه را بسیار دشوار می کند.

بالادست زنجیره صنعت پلی پروپیلن شفاف عمدتاً شامل پلی پروپیلن، عامل هسته‌زای شفاف، کاتالیزور متالوسن و غیره است و پایین‌دست عمدتاً در دستگاه‌های پزشکی، بسته‌بندی شفاف و اقلام خانگی مانند ظروف مایکروویو، جعبه‌های ناهار یکبار مصرف و لیوان‌های نوشیدنی شفاف استفاده می‌شود. . جدول زیر زمینه های کاربردی محصولات شفاف PP را تحت فناوری های مختلف پردازش فهرست می کند.

تکنولوژی پردازش و کاربرد رزین پلی پروپیلن شفاف

در حال حاضر، محصولات شفاف PP ساخته شده با قالب گیری دمشی، قالب گیری تزریقی، شکل دهی حرارتی و سایر فناوری های پردازش، سهم بازار خاصی را به خود اختصاص داده اند و تمایل به جایگزینی سایر مواد رقیب دارند. به عنوان مثال، در حال حاضر بطری‌های آبجو و نوشیدنی در بازار عمدتاً از پلی اتیلن ترفتالات (PET) استفاده می‌کنند و PP بسیار شفاف تولید شده توسط AMCO از طریق فرآیند "قالب‌گیری کششی تزریقی" پتانسیل جایگزینی PET را دارد.

در حال حاضر، تولیدکنندگان عمده پلی پروپیلن شفاف جهان عبارتند از شرکت شیمیایی ExxonMobil، Montell آلمان، BP Amoco، گروه SK کره جنوبی، گروه Huntsman ایالات متحده، میتسوی ژاپن، شرکت شیمیایی Dow، BASF SE، Borealis Ltd.، گروه سامسونگ کره جنوبی. شرکت بازل هلند، JPP ژاپن و دایلیم کره جنوبی.

عکس گرفته شده در غرفه SK Chemicals

از منظر داخلی، در حال حاضر تعداد کمی از شرکت های پلی الفین که از فناوری شیمیایی زغال سنگ استفاده می کنند، پلی پروپیلن شفاف تولید می کنند و تولید مواد شفاف اساساً توسط چند سرمایه گذاری مشترک انجام می شود.

مقایسه مواد شفاف و مواد طراحی منبع: سینوشیم

گرید HC8016 پتروشیمی دانگ مینگ در بطری های تغذیه نوزاد استفاده می شود. منبع تصویر: پتروشیمی دانگ مینگ